Инвертор со ступенчатой формой кривой -фазного выходного напряжения

Союз СоветскикСоцивлистическнкРеспублик СВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТО 1) Дополнительное к авт, свид-в 2) Заявлено 16. 10. 72 (21) 1838034/24-07присоединением заявки М М. Кд,з Н 02 М) УДК 621.314 .58(088.8) та опубликования оннсання 09, 09 .8) Заявитель 4) ИНВЕРТОР СО СТУПЕНЧАТОЙ ФОРИОЙ КРИВО п 1 "ФАЗНОГО ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯюе дечни"этойькооты дес инв веро схе"й цепус" ет Частотаников указатри раза выштора, но невысокой. ч еремагничивания серного трансформаторае выходной частотыможет быть взята бо ивераее ние КП ей час в. Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропита" ния и электропривода для преобразования постоянного напряжения в много5 фазное переменное напряжение ступенчатой формы, аппроксимирующей заданную кривую, например, синусоидальнуИзвестен инвертор со ступенчатой формой кривой выходного напряжения, содержащий основную преобразователь" ную ячейку с полумостами основных ключей и дополнительную преобразова" тельную ячейку с выходным трансформа-,15 торой, вторичная обмотка которого включена последовательно в выходную цепь основной ячейки 11. 2Известен также инвертор со ступенчатой формой выходного напряжения, содержащий основную и дополнительную преобразовательную ячейки, у которого вторичные обмотки выходных трансфор". маторов дополнительных ячеек включе" ны в две последовательные цепочки, подключенные одним концом к выходному выводу инвертора 1,2 . Частота перемагничивания се ков выходных трансфорвторое в схеме. может быть взята в неско ятков раз выше выходной час ертора и поэтому габариты и тора по схеме 21 меньше, чем 1 . Однако наличие в силов ключей переменного тока, пр х полный ток нагрузки, со д лнительные потери чощностиЦель изобретения - повы ри сохранении высокой раб оты выходных трансформато3 9573Указанная цель достигается тем,что в инверторе со ступенчатой Формой кривой в-фазного выходного напряжения, содержащем основную преобразовательную ячейку с полумостами Зосновных ключей и дополнительные преобразовательные ячейки в выходнымтрансформатором, имеющим две одинаковые вторичные обмотки, причем первыевторичные обмотки трансформаторов 6всех дополнительных ячеек каждой фазысоединены между собой последовательно; образуя первую цепочку, вторыевторичные обмотки трансформатороввсех дополнительных ячеек каждой фазы соединены между собой последова"тельно, образуя вторую цепочку, однимконцом указанные цепочки подключенык выходному выводу инвертора, введе;но в полумостов дополнительных ключей, входные выводы которых подклю-.чены к входным выводам инвертора, выходной вывод соединен с другим концомпервой указанной цепочки соответствующей фазы, а выходной вывод полумоста Оосновных ключей данной фазы соединенс другим концом второй укаэанной це"почки,В данной схеме сохраняется положительное свойство высокой частоты пере"щмагничивания сердечников выходныхтрансформаторов и вместе с тем ис"ключены из силовой цепи ключи пере"менного ока, что повышает КПД.На фиг. 1 показан однофазный инвертор с одной дополнительной ячей"кой; на фиг. 2 " диаграммы.напряже"ний в схеме этого инвертора; на фиг3трехфазный инвертор с одной дополнительной ячейкой; на фиг. 4 - однофаз"ный инвертор с двумя дополнительными. ячейками. Инвертор (фиг, 1) содержит основную преобразовательную. ячейку, со" стоящую из двух полумостов основных 4 ключей (транзисторов) 1"1, и дополнительную преобразовательную ячейку, выполненную, например, по мостовой схеме на транзисторах 5"8 и имеющую выходной трансформатор 9 с первичной ЗО обмоткой У включенной на выходе дополнительной ячейки (д -6) и двумя одинаковыми вторичными обмотками Ч и И 1, которые одним концом соединены между собой и подключены к выход" 5 ному выводу инвертора (А), а другим концом соединены с выходными выводами полумоста транзисторов 3 и 4 (Б) 87 4и выходным выводом полумоста дополнительных транзисторов 10 и 11 ( точка 2) . Вторым выходным выводом инвертора, Б является выходной вывод полу- моста транзистора 1 и 2. Между выводами А и Б включена нагрузка 12 инвертора.Инвертор работает следующим об" разом.На отрезке времени с(фиг.2) формируется первая ступенька выходного напряжения О . При этом транзистор 2 постоянно открыт, транзисто-ры 1, 3 и 10 постоянно закрыты, а остальные транзисторы переключаются на частоте, в несколько десятков раз превышающей выходную частоту инвертора (например, как показано на Фиг.2, в 36 раз). При этом в один полупериод от высокой частоты открыты транзисторы 6, 7 и 11 и закрыты транзисторы ч, 5 и 8, а в другой полупериод открыты транзисторы 4, 5 и 8 и закрыты 6, 7 и 11. Напряжение высокой частоты О, выпрямленное транзисторами 4 и 11, формирует на нагрузке 12 первую ступень напряжения ОВс ампли тудой КО, где К - коэффициент трансформации трансФорматора 9, Оз" входное напряжение инвертора.На отрезке времени й-е продолжает быть открытым транзистор 2, транзисторы ч и 1 постоянно закрыты, а остальные транзисторы переключаются на высокой частоте, причем в один полупериод этой частоты открыты транэис торы 5, 8 и 10, а в другой полупериод - транзисторы.б 7 и 3 При этом энергия из цепи нагрузки через трансформатор 9 и транзисторы 5-8 возвращается в источник питания, а к.;нагрузке приложено напряжение (1-К)О, Формирующее вторую ступень напряжения О . На отрезке времени С-С 4 продолжает оставаться открытым транзистор 2, постоянно закрыты транзисторы 5"8 . и постоянно открыты транзисторы 3 и .10, Перемагничивание сердечника трансформатора отсутствует. К нагрузке приложено напряжение О, Формирующее третью ступень напряжения О . На отрезке времени Ф 4-15 инвертор работает аналогично отрезку времени , й".С, а на отрезке времени 1 -с аналогично отрезку времени с- й . Во второй полупериод выходного напряжения работа инвертора проходит по аналогии с рассмотренной (с соответству5 9573 ющей заменой номеров транзисторов на смежный в каждом полумосте), Для обес. печения нормальной работы при актив" но-индуктивной нагрузке и на отрезках времени -1 и С- й ключи инвер-тора должны обладать обратной проводимостью, например, транзисторы должны быть шунтированы возвратными диодами (на фиг. 1, 3 и 4 не показаны).В трехфазном исполнении (фиг. 3) .полумосты транзисторов 3"4, 5"6, 7-8, 10-11 и трансФорматоры 9 включены в каждую из Фаз преобразователя, При этом отвод от средней точки трансформатора 9 образует выходной вывод со З ответствующей фазы инвертора.Вариант инвертора (Фиг. 4) имеет, две дополнительные преобразовательные ячейки,- одну на транзисторах 5-8 и трансформаторе 9 и другую на транзис 29 торах 13-16 и трансформаторе 17. Вто" ричные обмотки трансформаторов 9 и 17 соединены последовательно. Укаэанные дополнительные ячейки могут работать либо поочередно (в:этом случае нера- И ботакщая ячейка выключается одновременным отпиранием транзисторов, соединенных с общим входным выводом инвертора, т.е. 5 и 6, 7 и 8, 13 и 15, 14 и 16), либо одновременно согласно 36 или встречно, Если коэффициенты транс" Формации транСФорматоров 9 и 17 при:нять ранвыми К и К, то на выходе инвертора Формируется напряжение из. девяти ступенек на четверть периодацс амплитудами Кл Ов, (К-Клйвх 3 К 2"В (Клф Кя) Ож, (1-К,-К) Ув, (1-Ку) Ов (1 "К л К ) ц, (1-К)Ози О. Благо" даря этому может быть достигнута высокая степень приближения выходного щ напряжения синусоидальной формы. По сравнению с известным предлагаемый инвертор имеет более высокий КПД, во"первых, вследствие того, что по дополнительным ключам проходит ток,87 6в несколько раз меньший тока нагрузки, а, во-вторых, вследствие того,что падение напряжения на траэисторах .всегда меньше, чем на ключах переменного тока (тиристорах, семисторах,транзисторах с последовательным диодом и т.п.). Формула изобретения Инвертор со ступенчатой формойкривойа-Фазного выходного напряжения, содержащий основную преобразова"тельную ячейку с полумостами основныхключей .и дополнительные преобразова"тельные ячейки с выходным трансформа"тором, имеющим две одинаковые вторич"ные обмотки, причем первые вторичные,обмотки трансформаторов всех дополни"тельных ячеек соединены между собойпоследовательно, образуя первую цепочку, вторые вторичные обмотки трансформаторов всех дополнительных ячееккаждой фазы соединены между собой,последовательно, образуя вторую це"почку, одним концом указанные цепоч"ки подключены к выходному выводу инвертора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения КПД, введенощполумостов дополнительных ключей,входные выводы этих полумостов под"ключены к входным выводам инвертора,выходной вывод этих полумостоа соеди"нен с другим концом первой укаэаннойцепочки соответствующей базы, а выходной вывод полумоста основных клю"чей данной фазы соединен с другимконцом второй указанной цепочки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Авторское свидетельство СССРИ 494831, кл. Н 02 И 7 Л 37, 1971,2. Авторское свидетельство СССРУ 449 Щ, кл. Н 02 И 7/537, 1971.Тираж 721ИПИ Государст по делам изоб 5 Москва, Кнног тенииРа 1 лиал ППП "Патент", г Ревактор Л, фил Заказ 662047 ОНИшин А, Дзятко е т КорректорПодписноекомитета СССРи открытииская наб. 8. "Йород, ул. Проектная,